科学家构建了一个简单的凝胶“大脑”，学习如何更好地打乒乓球

一小团柔软的透明凝胶不仅可以玩电子游戏乒乓，随着时间的推移，它会变得更好。

当通过电极阵列与游戏的改编版本连接时，简单的聚合体水 凝 胶显示出可衡量的准确性增加，从而导致更长的拉力赛。这一发现证明了记忆能力，即使是在非常基本的材料中也是如此。

当然，这种凝胶与人工大脑相去甚远，但它新发现的能力为研究和开发提供了一些诱人的新途径。

“我们的研究表明，即使是非常简单的材料也可以表现出通常与生命系统或复杂人工智能相关的复杂、适应性行为，”生物医学工程师 Yoshikatsu Hayashi 解释道英国雷丁大学。

“这为开发新型'智能'材料开辟了令人兴奋的可能性，这些材料可以学习和适应环境。”

有问题的水凝胶基于电活性聚合物，或EAP （英语）.这些聚合物在施加电流时会改变其大小或形状，它们通常作为一种人造肌肉用于执行器和传感器。

早在 2022 年，一组研究人员就证明，一个 glob培养皿中的人脑细胞可以教他玩乒乓通过向 IT 部门提供反馈，告诉 glob 它是否成功地用像素 “球拍” 击中了一个简单的像素 “球”。

雷丁大学的生物医学工程师 Vincent Strong、William Holderbaum 和 Hayashi 想探索是否可以在比人类脑组织简单得多的东西中证明类似的学习能力。

EAP 水凝胶是逻辑测试对象。当施加电流时，水凝胶交联聚合物链基质中的离子（带电的粒子）会移动，从而导致凝胶改变形状。

此前，Hayashi 和另一个团队展示了如何利用这种现象来制造水凝胶与起搏器同步跳动，就像心脏跳动、膨胀和收缩的方式一样。

他们在这项研究过程中注意到，他们的聚丙烯 酰 胺水凝胶保留了对殴打的“记忆”，即使在研究人员停止了心脏起搏器之后也是如此。

“水凝胶去膨胀的速度比它首先膨胀所需的时间要长得多，这意味着离子的下一次运动会受到其前一次运动的影响，这有点像记忆的发生，”斯特朗解释道.

“水凝胶内离子的持续重排是基于水凝胶内先前的重排，一直追溯到它最初制造并具有均匀离子分布的时候。”

为了将水凝胶推向下一步，研究人员开发了一个特殊的界面和一个经过改编的游戏乒乓，只有一个球拍在数字球场的对面墙上弹跳，就像靠墙打乒乓球一样。

他们使用电刺激来通知凝胶球的随机位置，并测量离子流以测量球拍的位置。他们还观察了每次拉力赛持续了多长时间——凝胶控制桨和墙壁之间的来回交换，没有错过——发现随着时间的推移，拉力赛会变得更长。

凝胶大约需要 20 分钟才能达到峰值乒乓技能水平。

“随着时间的推移，当球移动时，凝胶会收集所有运动的记忆。然后球拍移动以在模拟环境中容纳该球。说 Strong.“离子的移动方式映射了所有运动随时间变化的记忆，这种”记忆“导致性能提高。”

研究人员说，这种记忆是一种新兴能力的证据，而这种能力并不是专门为此设计或训练的。但这并不意味着这种材料是有感知力的，或者是故意的——只是说这种材料保留了物理影响的印象，可以说是躺在皱巴巴的枕头上脸颊上的皮肤。

但这个发现仍然很酷;它无疑为探索开辟了一些迷人的途径。其中最重要的是确定内存背后的机制，以及是否可以训练它来执行其他任务。

“我们已经证明记忆在水凝胶中是涌现的，但下一步是看看我们是否也能具体地证明学习正在发生，”斯特朗 说.

该研究已发表在Cell Reports 物理科学.

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